השוודי הדחוי
ששינה את האסטרופיזיקה

שלושה עשורים בדיוק לאחר פטירתו של הנס אלוון (Alfvén), אחד מחתני פרס נובל לפיזיקה לשנת 1970, ניכר שרק פיזיקאים מעטים מעלים על נס את תרומותיו, ובראשן חקר הפלזמה והשדה המגנטי של כדור הארץ. נראה שגם לאחר מותו תגליותיו של אלוון לא בהכרח זוכות לכבוד הראוי להן, בהמשך לחיים שהיו רצופים בחוסר קבלה של רעיונותיו המהפכניים-לזמנו. אולי הכתבה הזו תעשה עימו חסד קטן.

המפתח לשוודי

הנס אולוף גוסטה אלוון נולד ב-20 במאי 1908, בעיר הנמל השוודית נורשפין שלחופי הים הבלטי. שני הוריו היו רופאים, וגם קרובים אחרים שלו עסקו במקצועות חופשיים, בראשם דודו, המלחין הוגו אלוון. עוד בנעוריו החל הנס להתעניין במדע – ובפרט, בחלל. הוא אהב מאוד לקרוא בכתב העת האסטרונומי "Astronomie Populaire", בעריכת הסופר והאסטרונום הצרפתי קאמי פלמריון (Flammarion) - כתב העת הצית את דמיונו. במקביל, הוא גם החל להתנסות בתחום הטכנולוגיה, כאשר בנה והפעיל מקלט רדיו בכוחות עצמו. אומנם המקלט לא הצליח לקלוט שידורים מעיר הבירה סטוקהולם, אבל מוזיקה מהעיר אברדין שבסקוטלנד דווקא מצאה את דרכה למכשיר של הנער הסקרן.

בשנת 1926 הגיע הצעיר לאוניברסיטת אופסלה, והחל לימודי תואר ראשון בפיזיקה ובמתמטיקה. באין מפריע, ומן הסתם גם הודות להצלחה לא מבוטלת בלימודיו, הוא התקדם מייד לאחר מכן לעבר דוקטורט בפיזיקה. המנחה שלו היה מאנה סיגבאן (Siegbahn), שבאותם ימים כבר היה חתן פרס נובל, על עבודותיו בחקר מבנה האטום וקרני רנטגן. ב-1934 השלים אלוון את המחקר לדוקטורט, שעסק בתנודות אלקטרומגנטיות בתדירות גבוהה – סגירת מעגל של ממש עם תחילת דרכו בהרכבת מקלט רדיו, שמשדר גלים אלקטרומגנטיים. בשנה שלאחר מכן נישא לקרסטין לבית אריקסון, והשניים הביאו לעולם בן וארבע בנות. אחת מהן, אינגר, הייתה סופרת ידועה בשוודיה והלכה לעולמה לפני שנתיים.

בן לשני רופאים שעוד בנעוריו החל להתעניין במדע ובפרט, בחלל. הנס אלוון (מימין) 1973 | מקור: centerbilder, Wikimedia

עפים לחלל

קל לתמוה, מדוע שהפיזיקאים יתעניינו במערכות כוכבים רחוקות, כשיש כל כך הרבה בעיות בלתי פתורות כאן בכדור הארץ? מלבד סיפוק יצר הסקרנות, האסטרופיזיקה היא חלון לגן חיות ענק שבו מתרחשות תופעות פיזיקליות קיצוניות; אם תרצו, מעבדה של אנרגיות גבוהות בשמי הלילה. הסיפור הבא, שליווה את אלוון בתחילת דרכו העצמאית כחוקר, מלמד משהו על טבעה של האסטרופיזיקה. 

בשנת 1937, כחוקר צעיר באוניברסיטת אופסלה ובמכון נובל בסטוקהולם, פרש אלוון לראשונה בפני הקהילה המדעית רעיון מהפכני שלא התקבל בקלות אצל עמיתיו. לדבריו, בגלקסיה ישנו שדה מגנטי רחב-ממדים וקרינה קוסמית – חלקיקים מהירים מאוד שמוצאם בשמש שלנו או בשמשות אחרות, שנעים במסלולים ספירליים בשל כוחות שמפעיל אותו שדה מגנטי. לשטף החלקיקים הזה תכונות של פלזמה, מצב הצבירה הרביעי שטיבו כבר נודע באותה עת. אלוון הוסיף ואמר שהפלזמה הזו יכולה לשאת זרמים חשמליים, שבתורם מחוללים שדה מגנטי גלקטי. חלפו שנים ארוכות עד אשר הרעיון הזה, שלפיו פלזמה מסתובבת לה ביקום ומייצרת שדה מגנטי, התקבל אצל עמיתיו של אלוון.

בשנים הבאות עסק אלוון בנושא קרוב – זוהר הקוטב, תופעה שקשורה גם היא למגנטיות ולקרינה קוסמית, ומוכרת באופן אישי לשוודים לא מעטים – וכן בסופות שמש: פליטה של חלקיקים בעלי מטען חשמלי, בדרך כלל פרוטונים או גרעיני הליום, המואצים לכיוון כוכבי הלכת. מאמר שהוא חיבר, על התיאוריה שמאחורי זוהר הקוטב וסופות השמש, נדחה על הסף כיוון שלא עלה בקנה אחד עם רעיונותיו של סידני צ'פמן (Chapman), מתמטיקאי וגיאו-פיזיקאי בריטי, שהיה כוכב עולה באותן שנים. צ'פמן לא חסך את שבטו מאלוון, ולגלג עליו ועל הנורווגי כריסטיאן בירקלנד (Birkeland), שאלוון התבסס על מחקריו; עם זאת, בזכות מאמציו המתמשכים של אלוון, שהגן בחירוף נפש על התיאוריה של בירקלנד, צ'פמן נאלץ לבסוף לקבל את רעיונותיהם. אלוון סיפר לימים: "לא הייתה לי בעיה לפרסם בכתבי עת סובייטיים, אך עבודתי לא התקבלה על דעתם של כתבי העת האמריקאיים. מערכת ביקורת העמיתים היא משביעת רצון בזמנים שקטים, אך לא בעת מהפכה בתחום כמו אסטרופיזיקה, שבה הממסד מבקש לשמר את הסטטוס קוו".

אלוון עסק גם בנושא זוהר הקוטב, תופעה שקשורה למגנטיות ולקרינה קוסמית, ומוכרת באופן אישי לשוודים לא מעטים. הדמיית זוהר הקוטב הצפוני במבט מהחלל | Nemes Laszlo / Science Photo Library

אם יש לך שמש

בשנת 1940 קיבל אלוון משרת פרופסור במכון המלכותי לטכנולוגיה בסטוקהולם. בהמשך לעבודתו על זוהר הקוטב, הוא ניסה להשיב על שאלה פיזיקלית ותיקה לגבי השמש: מדוע הטמפרטורה של עטרת השמש – השכבה העליונה שלה – מגיעה לכדי מיליוני מעלות צלזיוס, בעוד לפני השטח של השמש טמפרטורה של אלפי מעלות צלזיוס "בלבד"? המצב הזה מנוגד לציפיות שלנו: ככל שמתרחקים מפניה של השמש ומליבתה הרותחת, לכאורה הטמפרטורה אמורה לרדת – ולא היא.

במאמר מכונן, שפורסם בכתב העת Nature ב-1942, הציע אלוון שקיים גל אלקטרומגנטי-הידרודינמי, והוא נושא אנרגיה מפני השטח של השמש אל עבר העטרה שלה, ומשם אל רוח השמש. בתרגום מילותיו שלו: "אם מציבים נוזל מוליך בתוך שדה מגנטי קבוע, כל תנועה של השדה תגרום ליצירתו של כוח אלקטרו-מניע – שבתורו מייצר זרמים חשמליים. הודות לשדה המגנטי, הזרמים האלה יוצרים אף הם כוחות מגנטיים, אשר משנים את מצב התנועה של הנוזל. לפיכך, נוצר מעין גל משולב, אלקטרומגנטי-הידרודינמי".

גם הרעיון הזה לא התקבל על הדעת מבחינת עמיתיו של אלוון, אלא נדחה מכול וכול. בשלב הזה, אדם בעל חוסן מנטלי פָּחוּת היה ודאי מרים ידיים ופורש. אלא שאלוון דווקא התעקש להרצות באוניברסיטת שיקגו ב-1948, שם האזין לו אנריקו פרמי (Fermi), מגדולי הפיזיקאים של המאה העשרים, שהיה מאבות מכניקת הקוונטים והפיזיקה הגרעינית. פרמי היה פתוח יותר לרעיונות חדשים, ופחות ראה בהם איום; ברגע שדמות כמוהו סמכה את ידה על גילוי הגלים האלקטרומגנטיים-הידרודינמיים, הרעיון הפך מקובל יותר ויותר. ואכן, לבסוף קיבלו הגלים הללו את שמם הראוי: גלי אלוון.

השנים נקפו, ולאחר מלחמת העולם השנייה, שבה שוודיה הייתה ניטרלית, התחום שבו עסק אלוון – פיזיקה תרמו-גרעינית, שעליה מבוססת פצצת האטום – הפך אותו דמות לא אהודה בעיני הממסד בארצו שלו. במחצית שנות ה-50 הוא עקר למספר שנים לארצות הברית, שם היה עמית בתוכנית פולברייט היוקרתית של הממשל האמריקאי, ובהמשך גם שהה תקופה קצרה בברית המועצות.

על אף שהידע שלו היה ודאי יקר מציאות לשתי המעצמות בשיאה של המלחמה הקרה, אין עדויות לכך שאלוון היה מעורב בפרויקטים צבאיים וביטחוניים, אלא בדיוק להפך: אומנם תחילה הוא היה תומך נלהב בכוח הטמון בגרעין, אך בהמשך, לאחר שהתחוור לו עד כמה הרסני הכוח הזה ושהחסרונות עולים על היתרונות, הוא הפך למתנגד גרעין חריף.

ב-1967 הגיע אלוון למסקנה, לדבריו, שהמחקר שלו אינו רצוי עוד בארצו. הוא התמנה לפרופסור באוניברסיטת קליפורניה בסן דייגו ובאוניברסיטת דרום קליפורניה. בהמשך הוא התפייס עם הממשל השוודי, והמלצותיו אף הובילו את שוודיה לנטוש את תכנית הגרעין שלה; לצד זאת, אלוון האריך את שהותו בארצות הברית, ונשאר בה לשני העשורים הבאים.

ב-1970, אחרי תהפוכות ואכזבות רבות שחווה לאורך קריירת המחקר שלו, זכה אלוון להכרה האולטימטיבית: פרס נובל בפיזיקה. אלוון בזקנתו  |  Science Photo Library

הכל זהב

ב-1970, אחרי תהפוכות ואכזבות רבות שחווה לאורך קריירת המחקר שלו, זכה אלוון להכרה האולטימטיבית: ועדת פרס נובל לפיזיקה הודיעה על זכייתו, לצד הפיזיקאי הצרפתי לואי נל (Néel) שעסק אף הוא במגנטיות, בעיקר בהיבטי פיזיקה של מצב מוצק. בטקס חלוקת הפרס אמר חבר הוועדה טורסטן גוסטבסון (Gustafsson): "פרופסור אלוון. אתה יצרת את המגנטו-הידרודינמיקה. הפיתוח שלה, שבו מילאת תפקיד עיקרי, הוכיח את חשיבותו של ענף חדש בפיזיקה – הן ברמה הקוסמית, והן כאן על פני כדור הארץ...".

בשנים הבאות המשיך אלוון לצבור עוד ועוד אותות כבוד: מדליית לומונוסוב של האקדמיה הסובייטית למדעים, מדליית הזהב של מכון פרנקלין, מדליית הזהב ע"ש בואי מטעם האיגוד האמריקאי לגיאו-פיזיקה, מדליית דיראק מטעם המכון האוסטרלי לפיזיקה, ועוד. אלוון גם נבחר לחבר בשורה של אקדמיות לאומיות למדעים – והיה לאחד מהמדענים הספורים שנבחרו לחברים באקדמיה הלאומית למדעים הן של ארצות הברית והן של ברית המועצות, זו לצד זו.

הוא המשיך לחקור תופעות מגנטיות באסטרופיזיקה, ואף פיתח הסבר להיווצרות מערכת השמש ולזנבות של כוכבי שביט, שאף הם מקורם ברוח השמש. הטבע בפשטותו ובקסמו עניין אותו, ושאלות יסודיות הובילו אותו כל חייו. לצד זאת, התחומים שהעסיקו אותו חרגו מגבולות המדע התיאורטי: הוא ורעייתו עסקו רבות בנושאי סביבה, אוכלוסין ופירוק מנשק, ואף כתבו ספרים על הנושאים האלה; הוא התעניין בהיסטוריה של המדע, בדת ובפילוסופיה; הוא דיבר שבע שפות, כולל רוסית ומעט סינית.

באפריל 1995, שלוש שנים לאחר רעייתו, הלך אלוון לעולמו והוא בן 86. גם אם שמו אינו שגור בפיהם של סטודנטים לפיזיקה, תרומותיו למדע במהלך חייו הופכות אותו לאחד מגדולי הפיזיקאים השוודים בכל הזמנים.